Unveiling Mechanistic Insight into Accelerating Oxygen Molecule Activation by Oxygen Defects in Co3O4‐x/g‐C3N4 p–n Heterojunction for Efficient Photo‐Assisted Uranium Extraction from Seawater

海水 氧气 试剂 萃取(化学) 材料科学 光催化 异质结 化学工程 纳米技术 化学 催化作用 物理化学 光电子学 冶金 有机化学 地质学 海洋学 工程类
作者
Enmin Hu,Qian Liu,Zishu Qian,Zhong Qian,Junhui He,Shicheng Xu,Tianming Lu,Jin Li,Tao Chen,Wenkun Zhu
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:20 (43) 被引量:8
标识
DOI:10.1002/smll.202403105
摘要

Abstract Photo‐assisted uranium extraction from seawater (UES) is regarded as an efficient technique for uranium resource recovery, yet it currently faces many challenges, such as issues like biofouling resistance, low charge separation efficiency, slow carrier transfer, and a lack of active sites. Based on addressing the above challenges, a novel oxygen‐deficient Co 3 O 4‐x /g‐C 3 N 4 p–n heterojunction is developed for efficient photo‐assisted uranium extraction from seawater. Relying on the defect‐coupling heterojunction synergistic effect, the redistribution of molecular charge density formed the built‐in electric field as revealed by DFT calculations, significantly enhancing the separation efficiency of carriers and accelerating their migration rate. Notably, oxygen vacancies served as capture sites for oxygen, effectively promoting the generation of reactive oxygen species (ROS), thereby significantly improving the photo‐assisted uranium extraction performance and antibacterial activity. Thus, under simulated sunlight irradiation with no sacrificial reagent added, Co 3 O 4‐x /g‐C 3 N 4 extracted a high uranium extraction amount of 1.08 mg g −1 from 25 L of natural seawater after 7 days, which is superior to most reported carbon nitride‐based photocatalysts. This study elaborates on the important role of surface defects and inerface engineering strategies in enhancing photocatalytic performance, providing a new approach to the development and design of uranium extraction material from seawater.
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